Магнитной несимметрии

Электрические машины общего назначения в большинстве случаев выполняют с горизонтальным расположением вала. В этом случае вал несет на себе всю массу вращающихся частей, через него передается вращающий момент машины. При сочленении машины с исполнительным механизмом (для двигателя) или с приводным двигателем (для генератора) через ременную или зубчатую передачу, а также и через муфту на вал действуют дополнительные изгибающие силы. Кроме того, на вал могут действовать силы одностороннего магнитного притяжения, вызванные магнитной несимметрией, усилия, появляющиеся из-за наличия небаланса вращающихся частей, а также усилия, возникающие при появлении крутильных колебаний. Правильно сконструированный вал должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать все действующие на него нагрузки без появления остаточных деформаций. Вал должен также иметь достаточную жесткость, чтобы при работе машины ротор не задевал о статор. Критическая частота вращения вала должна быть значительно больше рабочих частот вращения машины. При критической частоте вращения вынуждающая сила небаланса имеет частоту, равную частоте собственных поперечных колебаний вала (т.е. наступает явление резонанса), при которой резко увеличиваются прогиб вала и вибрация машины.

Подшипниковые токи, которые замыкаются по контуру вал — стояк подшипника — фундаментная плита — стояк подшипника — вал, приводят к коррозии поверхности подшипников, шеек вала и вызывают старение масла. Причиной появления этих токов является ЭДС, наводимая в вале от сцепленного с ним изменяющегося во времени потока, вызванного магнитной несимметрией из-за наличия стыков между частями статора и сегментами, наличием шпоночных канавок, эксцентричным положением ротора и т. д. Появление подшипниковых токов наблюдается главным образом у машин относительно больших мощностей.

С достаточной точностью, пренебрегая магнитной несимметрией фаз, можно положить: LAB ~ LAc', LAb ~ ~ LAc; Lab « Lae и LaB ^ LaC. Допустим при этом, что система трехфазного тока удовлетворяет условиям гА + is + ic '-= 0 и ia + ib + ic — = 0; тогда уравнения (2-40) и (2-41) можно преобразовать следующим образом:

Электрические машины общего назначения в большинстве случаев выполняют с горизонтальным расположением вала. В этом случае вал несет на себе всю массу вращающихся частей, через него передается вращающий момент машины. При сочленении машины с исполнительным механизмом (для двигателя) или с приводным двигателем (для генератора) через ременную или зубчатую передачу, а также и через муфту на, вал действуют дополнительные изгибающие силы. Кроме того, на вал могут действовать силы одностороннего магнитного притяжения, вызванные магнитной несимметрией, усилия, появляющиеся из-за наличия небаланса вращающихся частей, а также усилия, возникающие при появлении крутильных колебаний. Правильно сконструированный вал должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать все действующие на него нагрузки без появления остаточ-

Подшипниковые токи, которые замыкаются по контуру вал — стояк подшипника — фундаментная плита — стояк подшипника — вал, приводят к коррозии поверхности подшипников, шеек вала и вызывают старение масла. Причиной появления этих токов является ЭДС, наводимая в вале от сцепленного с ним изменяющегося во времени потока, вызванного магнитной несимметрией из-за наличия стыков между частями статора и сегментами, наличием шпоночных канавок, эксцентричного положения ротора и т.д. Появление подшипниковых токов наблюдается главным образом у машин относительно больших мощностей.

Такая замена вращающегося поля двумя неподвижными пульсирующими полями удобна при анализе некоторых вопросов теории машин с электрической и магнитной несимметрией по двум взаимно перпендикулярным осям (например, явнополюс-ные синхронные машины) и мож:ет быть распространена также на высшие гармоники поля. В любом случае можно представить себе также, что такие поля создаются некоторой воображаемой двухфазной обмоткой (см. 22-10).

Магнитный поток, созданный токами обратной последовательности синхронной частоты, вращаясь относительно ротора с двойной синхронной скоростью, встречает на своем пути непрерывно изменяющееся магнитное сопротивление; это обусловлено магнитной несимметрией ротора и тем, что наведенные в продольных и поперечных контурах ротора токи создают различные ответные реакции. Таким образом, при неизменной н. с. статора поток обратной последовательности гармонически изменяется с двойной синхронной скоростью в пределах между его наибольшим и наименьшим значениями, разница между которыми зависит от степени несимметрии ротора;

Электрические машины общего назначения выполняют преимущественно с горизонтальным расположением вала. В этом случае вал несет на себе всю массу вращающихся частей, через него передается вращающий момент машины. При сочленении машины с исполнительным механизмом (для двигателя) или с приводным двигателем (для генератора) через ременную или зубчатую передачу, а также и через муфту на вал действуют дополнительные изгибающие силы. Кроме того, на вал могут действовать силы одностороннего магнитного притяжения, вызванные магнитной несимметрией, усилия, появляющиеся из-за наличия небаланса вращающихся частей, а также усилия, возникающие при появлении крутильных колебаний. Правильно сконструированный вал должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать все действующие на него нагрузки без появления остаточных деформаций. Вал должен также иметь достаточную жесткость, чтобы при работе машины ротор не задевал о статор. Критическая частота вращения вала должна быть значительно больше рабочих частот вращения машины. При критической частоте вращения вынуждающая сила небаланса имеет частоту, равную частоте собственных поперечных колебаний вала (т. е. наступает явление резонанса), при которой резко увеличиваются прогиб вала и вибрация машины.

Подшипниковые токи, которые замыкаются по контуру вал — стояк подшипника — фундаментная плита — стояк подшипника — вал, приводят к коррозии поверхности подшипников, шеек вала и вызывают старение масла. Причиной появления этих токов является ЭДС, наводимая в вале от сцепленного с ним изменяющегося во времени потока, вызванного магнитной несимметрией из-за наличия стыков между частями статора и сегментами, наличием шпоночных канавок, эксцентричным положением ротора и т. д. Появление подшипниковых токов наблюдается главным образом у машин относительно больших мощностей.

Конструкции современных синхронных электродвигателей приспособлены к условиям асинхронного пуска, поэтому в настоящее время он нашел наиболее широкое применение. Процесс асинхронного пуска можно разделить на два этапа. Первый этап начинается с момента подачи полного или пониженного (с помощью пусковых устройств) напряжения к статору. Под действием асинхронного момента электродвигатель разгоняется до так называемой под-синхронной частоты вращения, которая отличается от синхронной на несколько процентов. После этого наступает второй этап процесса пуска в ход электродвигателя — вхождение в синхронизм: под действием момента, обусловленного возбуждением, а также реактивного момента, обусловленного магнитной несимметрией ротора, происходит втягивание электродвигателя в синхронизм.

Такая замена вращающегося поля двумя неподвижными пульсирующими полями удобна при анализе некоторых вопросов теории машин с электрической и магнитной несимметрией по двум взаимно перпендикулярным осям (например, явнополюс-ные синхронные машины) и может быть распространена также на высшие гармоники поля. В любом случае можно представить себе также, что такие поля создаются некоторой воображаемой двухфазной обмоткой (см. 22-10).

Магнитная несимметрия ротора. Примером наличия в машине только магнитной несимметрии ротора служит синхронный реактивный двигатель без пусковой обмотки и с шихтованным сердечником ротора. При исследовании асинхронного режима синхронных реактивных двигателей без пусковой обмотки могут быть использованы формулы из предыдущих параграфов с учетом того, что комплексные индуктивные сопротивления

вид пусковых характеристик, отметим следующее. Магнитная несимметрия ротора приводит к тому, что кривая момента Мср в отличие от момента АД с симметричным ротором проходит нулевое значение при s > 0, а когда частота вращения равна синхронной, то Мср < 0. Средний момент при синхронной частоте вращения определяется уравнением (11.46), из которого следует, что значение Мср отрицательно и зависит от степени магнитной несимметрии ротора, определяемой разностью синхронных индуктивных сопротивлений по осям d и q, и от активного сопротивления rt обмотки статора. В машинах с не-явнополюсным ротором xq = xd и Л4ср = 0 независимо от значения rt.

По учебнику ознакомьтесь с конструктивными особенностями. Изучите опыт короткого замыкания и холостого хода трансформатора. Обратите внимание на то, что вследствие магнитной несимметрии трехстержневого сердечника приходится измерять токи во всех трех фазах обмотки.

Уравнительные соединения. В симметричной обмотке вследствие магнитной несимметрии машины токи по параллельным ветвям могут распределяться по-разному. Магнитная несимметрия возникает при эксцентриситете и перекосе якоря, из-за неоднородности материала полюсов и других условий. В результате несимметрии магнитные потоки разных полюсов оказываются неодинаковыми.

отпадает необходимость в скользящих контактах. Ротор 3 представляет собой два скошенных, разобщенных полюса, косой промежуток 4 между которыми заполнен немагнитным материалом (обычно силумином или пластмассой). Из-за магнитной несимметрии, вызванной немагнитным промежутком, ротор при вращении увлекает

Неизолированные проводники печатной обмотки хорошо охлаждаются. Поэтому оказывается возможным в 5—10 раз и более повысить плотность тока. Для уменьшения лобовых частей обмотки двигатели выполняются многополюсными (обычно 2р=6~8). Размеры диска ограничивают число активных проводников, которое получается небольшим. Для увеличения напряжения в печатных якорях применяется простая волновая обмотка. Ее положительным свойством является нечувствительность к магнитной несимметрии, которая может иметь место в двигателях с дисковым якорем.

Пуск СРД общего назначения осуществляется, как правило, под действием асинхронного момента, возникающего в результате взаимодействия вращающегося поля статора с наведенными им токами в 'короткозамкнутой обмотке ротора. Поскольку ротор СРД обладает магнитной и электрической несимметрией, результирующий момент IB пусковом режиме Мп состоит из моментов прямой МП1 и обратной А1П2последовательностей ( 6.7). Наличие отрицательного момента в зоне подсинхронных частот вращения ухудшает синхронизирующие свойства двигателя, причем тем больше, чем меньше мощность двигателя (чем выше активное сопротивление обмотки статора) и чем больше степень магнитной несимметрии ротора .по осям d и q.

ном питании зависит от положения ротора в пространстве, и при значительной электрической и магнитной несимметрии может возникнуть явление залипания ротора.

пературы, магнитной несимметрии. При максимальной рабочей

оказываются различными. Вследствие магнитной несимметрии явно-полюсного ротора различны главные сопротивления якоря по продольной и поперечной осям Xad Ф Xaq. Вследствие электрической несимметрии неодинаковыми оказываются индуктивные сопротивления рассеяния и активные сопротивления демпферной обмотки (ОД) по продольной и поперечной осям (т. е. сопротивления ОДдля токов, индуктированных изменяющимися продольными и поперечными полями) Х'ка Ф Хщ, R'Kd Ф R'Kq. В дополнение к этому электрическая несимметрия увеличивается еще из-за того, что обмотка возбуждения оказывает влияние только на продольное поле (чем меньше ее индуктивное сопротивление рассеяния X'fa и активное сопротивление R'f, тем это влияние сильнее) *. Для определения поля от токов обратной последовательности и сопротивления обмотки якоря для этих токов можно, как в симметричной асинхронной машине, заменить ротор, вращающийся со скольжением s2 = 2, эквивалентным неподвижным ротором с активными сопротивлениями, деленными на s2.

Пуск СРД общего назначения осуществляется, как правило, под действием асинхронного 'Момента, возникающего в результате взаимодействия вращающегося поля статора с наведенными им токами в 'короткозамкнутой обмотке ротора. Поскольку ротор СРД обладает магнитной и электрической несимметрией, результирующий момент в пусковом режиме Ма состоит из моментов л:рямой Мп\ и обратной Л1п2 последовательностей ( 6.7). Наличие отрицательного момента в зоне подсинхронных частот вращения ухудшает синхронизирующие свойства двигателя, причем тем больше, чем меньше мощность двигателя (чем выше активное сопротивление обмотки статора) и чем больше степень магнитной несимметрии ротора ло осям d и q.